Інтоксикація марганцем: що це?

Інтоксикація марганцем може розвиватися внаслідок неодноразового професійного та харчового впливу. Марганець надходить в організм в основному через органи дихання при вдиханні аерозолю або дрібного пилу, рідше через шлунково-кишковий тракт і шкіру.

Марганець (Mn) — це поширений у навколишньому середовищі метал, необхідний для численних життєво важливих біохімічних процесів у людини. Марганець включається до білкових структур як кофактор. Без його наявності імунна функція людського організму, біохімічне регулювання споживання енергії, потенціал зростання, коагуляція та гемостатична функція, а також механізми видалення побічних продуктів аберантного оксидативного стресу значно знижуються.

Основне харчове джерело марганцю — рослинні продукти.

Джерелом марганцю для немовлят є грудне молоко.

Токсичність марганцю (марганізм) фіксується нечасто. Основними токсичними ефектами є екстрапірамідні побічні ефекти, схожі з синдромом Паркінсона. Ці ефекти є вторинними стосовно відкладення марганцю у певних компонентах базальних гангліїв та зміни активності дофамінергічних нейрональних ферментів. Також токсичні ефекти включають кардіо-, гепатотоксичність та підвищений ризик летального наслідку у немовлят.

Які причини інтоксикації марганцем?

Причинами інтоксикації марганцем можуть бути:

• вживання забрудненої колодязної води;
• внутрішньовенне застосування лікарських препаратів, парентерального харчування та заборонених наркотиків, що містять марганець;
• професійне отруєння марганцем під час роботи на зварюванні, плавці, обробці металів та у гірничодобувній промисловості, на виробництві акумуляторів.

Метал легко всмоктується через шлунково-кишковий тракт, причому всмоктування варіює залежно від рівня надходження з їжею.

Передбачається, що фізіологія всмоктування металів при вдиханні відбувається трьома шляхами:

• ретроградний аксональний транспорт частинок Mn через закінчення нюхового та трійчастого нервів;
• прямий транспорт через легеневий епітелій та всмоктування у кровоносну чи лімфатичну систему;
• проковтування респіраторних секретів.

Марганець, що потрапив в організм з рослинних джерел, зазвичай метаболізується в печінці і надлишки видаляються. У осіб із печінковою дисфункцією підвищений ризик накопичення токсичного марганцю. Відкладення Mn суттєво корелюють зі ступенем гепатотоксичності.

Як можна отруїтися марганцем?

Найпоширенішим джерелом побутової інтоксикації марганцем є питна вода. Зокрема, у колодязній воді може накопичуватися надмірна кількість металу внаслідок розпаду із сусідніх пластів скель. Передбачувані джерела надмірного вмісту марганцю включають наявність безкисневих ґрунтових вод, багатого вуглецем грунту, сільськогосподарських добрив та стоків з місць антропогенного відкладення матеріалів, багатих на Mn (звалище старих батарей і труб, відходи гірничодобувних підприємств, каналізаційні води).

Що буде при надлишку марганцю у воді? У місцевостях із високим рівнем Mn у джерелах води у дітей відзначається тенденція до зниження показників IQ, пам’яті, мислення та загальних академічних досягнень.

Немовлята, які перебувають на грудному вигодовуванні, одержують необхідні харчові потреби у Mn без ризику токсичності. Немовлята на штучному вигодовуванні можуть отримувати надлишок марганцю як із самою сумішшю, так і з водою, що використовується для її приготування.

Інтоксикація марганцем може також розвинутися при дії бензину, що містить метилциклопентадієнілтрикарбоніл Mn (ММТ).

Групами найвищого ризику розвитку марганцевої інтоксикації є немовлята та діти через зниження функціональності механізмів виведення, підвищену здатність шлунково-кишкового тракту поглинати метал та підвищену проникність гематоенцефалічного бар’єру для марганцю.

Ризик нейротоксичності підвищений в осіб похилого віку.

Підвищена акумуляція марганцю із харчових джерел відзначається у жінок порівняно з чоловіками. Частково це пов’язано з нижчими рівнями заліза в крові жінок.

Патофізіологія

Патофізіологія токсичності марганцю включає складні взаємодії між впливом та активацією та пригніченням клітинних білків. Супутній специфічний дефіцит та надлишок інших металів (наприклад дефіцит заліза) може призвести до різного ступеня всмоктування Mn через шлунково-кишковий тракт, який накопичується переважно в базальних гангліях головного мозку.

Виведення з організму через жовч та підшлункову залозу може бути дисфункціональним за наявності супутніх захворювань чи дієтичних змін. При марганцевій інтоксикації розвиваються зміни у метаболізмі та використанні глутамату та глютаміну, порушуються функції мітохондрій, а також запускаються клітинний апоптоз та некроз. Ці біохімічні реакції зрештою призводять до нервово-психічних проявів токсичності Mn.

Марганець є плеотропною отрутою, в той же час при хронічній інтоксикації викликає виражені дегенеративні ураження центральної нервової системи (переважно уражує кору головного мозку та екстрапірамідний або стріопалідарний відділ). Токсичність марганцю — це унікальна нейротоксичність, яка прогресує від ранніх психічних відхилень із симптомами, що нагадують хворобу Паркінсона, включаючи такі, як порушення постави, брадикінезія, човгаюча хода, маскоподібне обличчя, мікрографія та утруднення мови до виражених неврологічних змін та порушень.

Нормальний рівень циркулюючого марганцю у крові становить 4–15 мкг/л. До органів з найбільшим накопиченням Mn належать печінка, кістки, підшлункова залоза, надниркові залози, кора і стріопалідарна система головного мозку та гіпофіз. Високі концентрації в печінці та підшлунковій залозі, ймовірно, пов’язані з їх роллю у виведенні.

Переважною формою Mn в людини є відновлена форма Mn²⁺. Потрапивши у центральну нервову систему, марганець циркулює у вигляді комплексу з цитратом і транспортується через мембрани з допомогою переносника цитрату.

Дослідження показали, що блідий шар є основною мішенню накопичення токсичного марганцю в умовах його надлишку. За ним йдуть чорна субстанція, таламус, хвостате тіло, шкаралупа, гіпокамп, аксональні компоненти та кортикальні клітини.

У дослідженнях показано, що період напіввиведення (Т_½) Mn у базальних гангліях становить приблизно від кількох днів до тижня, тоді як у кровотоку Т_½ становить кілька годин.

Отруєння марганцем: діагностика

Інтоксикація марганцем: історія хвороби

Для діагностики марганцевої інтоксикації важлива наявність в анамнезі впливу поряд з ідіопатичним або раннім паркінсонізмом та психічними розладами.

Важливо залучити до збирання анамнезу членів сім’ї, оскільки психічні порушення та коливання пам’яті пацієнта, характерні для інтоксикації марганцем, можуть перешкоджати об’єктивності при складанні історії хвороби.

Важливо виявити у пацієнтів професійний анамнез, включаючи зварювальні роботи, роботу на металургійному виробництві, у гірничодобувній промисловості, на виробництві акумуляторів, плавці, сталеливарних цехах, або працівників, які безпосередньо піддавалися впливу згоряння бензину. Також важливо виявити можливе вживання неякісної води (наприклад із колодязя).

Важливо розпитати пацієнта про вживання наркотиків. Хронічне внутрішньовенне парентеральне харчування також наражає пацієнтів на ризик інтоксикації марганцем, тому слід зібрати інформацію про нещодавні госпіталізації.

Також необхідно виявити відому або передбачувану печінкову недостатність, оскільки пацієнти зі зниженою функцією печінки наражаються на підвищений ризик розвитку інтоксикації марганцем. Важливою деталлю анамнезу може бути чоловіче безпліддя або труднощі із зачаттям при нормальному репродуктивному здоров’ї жінки, оскільки токсичність Mn призводить до зниження фертильності.

Фізикальне обстеження складається з великого неврологічного обстеження, обстеження серцево-судинної системи та тестування когнітивних функцій.

Важливо диференціювати інтоксикацію марганцем від ідіопатичної форми хвороби Паркінсона.

Ознаки отруєння марганцем

Рання симптоматика інтоксикації марганцем включає зміни психічного та емоційного стану хворого:

• періоди швидких емоційних коливань, які необхідно якісно відрізняти від вихідного стану пацієнта;
• галюцинації та психоз;
• погіршення пам’яті;
• безсоння;
• зниження показника IQ;
• зниження лібідо;
• депресія;
• тривога.

Відмінною рисою цих пацієнтів також була рання неврологічна дисфункція, характерна для ураження базальних гангліїв/нігростріарної системи:

• тремор;
• порушення ходи;
• головний біль;
• порушення мови;
• гіперрефлексія;
• гіпертонус.

У пацієнтів з інтоксикацією марганцем виявляють брадикінезію, постуральну нестабільність, зниження рухової спритності та швидкості, а також нюхову дисфункцію, а у тяжких випадках — «півнячу ходу» (пацієнти ходять навшпиньки з нахилом вперед при русі), посилення тремору.

Хронічне отруєння марганцем може призводити до ураження дихальної та серцево-судинної систем, включаючи розвиток обструктивної хвороби легень, артеріальної гіпертензії, синусової тахікардії.

Як виявляється, отруєння марганцем значною мірою залежить від давності дії. Умовно виділяють три стадії магнієвої інтоксикації (таблиця).

Для визначення рівня марганцю в організмі можуть бути використані проби волосся та нігтів.

Також проводиться спільне вимірювання рівнів Mn та заліза та/або феритину в плазмі крові.

У клінічному аналізі крові можуть визначати підвищений рівень гемоглобіну, помірну лейкопенію, зсув лейкоцитарної формули вліво, лімфо- та моноцитоз.

Пацієнтам з інтоксикацією марганцем показано нейровізуалізацію: магнітно-резонансну томографію (МРТ).

Магнітно-резонансна спектроскопія продемонструвала підвищення рівня гамма-аміномасляної кислоти (ГАМК) у таламусі та базальних гангліях у пацієнтів з інтоксикацією марганцем.

Також можна застосовувати сканування методом позитронно-емісійної томографії (ПЕТ).

Лікування інтоксикації марганцем

Що робити при отруєнні марганцем? Насамперед важливо видалити джерело інтоксикації.

Хелатна терапія включає застосування етилендіамінтетраоцтової кислоти (ЕДТА) та парааміносаліцилової кислоти. У результаті досліджень встановлено, що використання ЕДТА ефективно підвищує концентрацію Mn у сечі та знижує рівень Mn у плазмі крові. ЕДТА запобігає подальшому проникненню Mn через гематоенцефалічний бар’єр, деактивуючи його здатність проникати в центральну нервову систему та чинити токсичну дію. ЕДТА характеризується поганою біодоступністю для паренхіми головного мозку.

Парааміносаліцилова кислота концентрується в судинному сплетенні, паренхімі головного мозку та спинномозкової рідини і, таким чином, є ідеальним хелатором при нейротоксичності.

Також як антидотна терапія може застосовуватися комплексоутворювач дитіолпропансульфонат натрію.

Як лікувати інтоксикацію марганцем, крім хелатної терапії?

На додаток до хелатної терапії добавки заліза сприяють зменшенню вираженості неврологічних симптомів.

Вітамін Е запобігає розвитку оксидативного стресу, спричиненого інтоксикацією марганцем.

Потенційно глутатіон, N-ацетилцистеїн та таурин сприяють зниженню клітинної токсичності, викликаної Mn.

Також у дослідженнях показано користь застосування ряду рослинних препаратів та екстрактів, включаючи силімарин, асаї, лікопін, нікотин та мелісу лікарську.

На сьогодні досліджується ефективність застосування розагіліну при інтоксикації Mn.

За наявності вираженого астеновегетативного синдрому можуть застосовуватися снодійні, седативні препарати та кофеїн.

Лікування «марганцевого паркінсонізму» проводиться із застосуванням центральних холінолітичних препаратів.

Диференційна діагностика

Ідіопатична хвороба Паркінсона: характеризується брадикінезією, човгаючою ходою, постуральною нестабільністю та тремором у спокої. Відмінні риси включають менш виражений тремор при інтоксикації марганцем, вік початку захворювання при інтоксикації марганцем зазвичай молодший порівняно з хворобою Паркінсона. Характерна чітка професійна кореляція при марганізмі.

Деменція з тільцями Леві. У пацієнтів з деменцією з тільцями Леві на 5–6-му десятилітті життя розвивається паркінсонічний синдром, який супроводжує багато когнітивних дисфункцій. Ранні когнітивні порушення включають зниження короткочасної пам’яті, дефіцит багатозадачності та візуально-просторові порушення. Ці симптоми супроводжуються зоровими галюцинаціями та руховими порушеннями, що відповідають хворобі Паркінсона. Відрізняється як від хвороби Паркінсона, так і від марганізму наявністю характерних галюцинацій та одночасним розвитком неврологічних, психічних та рухових розладів.

Лобно-скронева деменція. Ця деменція характеризується кількома різними фенотипами, які включають тип поведінкової/виконавчої дисфункції та два основні типи мовної недостатності. Клінічні особливості поведінкового підтипу включають розгальмованість, апатію, компульсивну поведінку, гіпероральність та загальне зниження виконавчих функцій. До особливостей варіантів мовної дисфункції належать мовний дефіцит, афазія, мовна апраксія та інші порушення мови та розуміння. Для диференціювання з інтоксикацією марганцем важливим є детальний анамнез.

Есенціальний тремор: есенціальний тремор — це хронічне прогресуюче неврологічне захворювання, що характеризується високочастотним тремором дії. Може уражувати шию, щелепу та інші ділянки тіла, а також руки та кисті. Інтоксикація марганцем викликає тремор на ранніх стадіях захворювання, як правило, після розвитку психічної дисфункції. Диференціація есенціального тремору від інтоксикації марганцем включає виявлення при останній супутніх симптомів та детальний збір анамнезу.

Множинна системна атрофія є складним захворюванням, що характеризується вегетативною дисфункцією, ортостатичною гіпотензією, мозочковою дисфункцією, симптомами паркінсонізму, інтенсивність яких не знижується при застосуванні L-допи, і більш раннім віком початку (близько 30 років). Відрізняється від інтоксикації марганцем наявністю множинної супутньої системної дисфункції, вегетативної та мозочкової дисфункції та відсутністю професійної кореляції.

Інтоксикацію марганцем слід диференціювати з такими захворюваннями, як кортикобазальна дегенерація, прогресуючий супрануклеарний параліч, лікарський паркінсонізм, хвороба Хантінгтона, повторні та хронічні травми голови, деякі інфекції, такі як сифіліс, прогресуюча мультифокальна лейкоенцефалопатія, хвороба, викликана вірусом імунодефіциту людини, інфекційний енцефаліт, структурні порушення головного мозку та метаболічні порушення, такі як хвороба Вільсона — Коновалова, гіпопаратиреоз, хронічна печінкова недостатність та гемохроматоз.

Чим небезпечна інтоксикація марганцем?

Ускладнення інтоксикації марганцем включають:

• стійкі когнітивні порушення після припинення токсичної дії Mn;
• депресивні розлади;
• марганцевий паркінсонізм;
• порушення психоемоційної сфери;
• хронічна обструктивна хвороба легень;
• артеріальна гіпертензія;
• токсичний поліневрит.

Отруєння марганцем: профілактика

Важливо! Допустимий рівень Mn у питній воді становить 400 мкг/л, а допустиме споживання Mn з харчових джерел не повинно перевищувати 60 мкг/кг.

Слід дотримуватися стандартів використання респіраторів під час зварювання або роботи на промисловому виробництві. Також важливим є проведення періодичних медичних оглядів працівників.

Пацієнти та їхні сім’ї повинні знати про потенційну токсичність для немовлят. Неприпустиме відновлення молочної суміші водою, збагаченою Mn.